太阳能蓄热供暖系统及其供暖控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种太阳能蓄热供暖系统，包括太阳能集热装置、蓄热水箱和供暖房间，供暖房间内设有供暖装置；蓄热水箱内设有换热盘管；太阳能集热装置与换热盘管相连接；集热回水管上设有集热用循环泵；蓄热水箱与供暖房间的供暖装置相连接，供热进水管上设有供热用循环泵。本发明专利技术在白天将太阳能集热装置产生的多余热量存储在蓄热水箱中，在夜晚使用蓄积的太阳能进行供暖，更有效更充分地利用太阳能。本发明专利技术还公开了上述太阳能蓄热供暖系统的供暖控制方法，包括蓄热方法和用热方法；根据供暖装置的热惰性的大小进行区别控制，利用电动三通球阀及旁通管路，在蓄热水箱内的水温变化较慢的基础上，简单方便地实现了供暖水温的精确调节。

【技术实现步骤摘要】
太阳能蓄热供暖系统及其供暖控制方法
本专利技术涉及太阳能利用
，尤其涉及一种太阳能供暖控制系统。
技术介绍
我国西北地区地域广阔、干旱少雨，太阳能资源丰富。做为清洁可再生能源，太阳能具有取之不竭、用之不尽的优点。在我国西北方地区建筑设计多采用被动式太阳能房，白天充分利用太阳辐射得热直接加热房间温度。传统小型太阳能供热系统缺乏有效的供水温度控制手段，造成在白天太阳辐照强度大的时段内，供热温度高，与房间温度叠加造成白天房间温度过热，不得不开窗的局面，从而造成太阳能的浪费，经济性较差。如何有效将太阳能存储起来，供晚上使用，提供更稳定的温度，进行更节能更精细的控制是本专利技术的研发目的。大型太阳能供热控制系统多采用变频技术控制水泵转速，减少末端供暖系统水量。但变频器设备造价高，在小型供暖系统使用经济性差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种成本较低，能够有效蓄积太阳能的太阳能蓄热供暖系统。为实现上述目的，本专利技术的太阳能蓄热供暖系统包括太阳能集热装置、蓄热水箱和供暖房间，供暖房间内设有供暖装置，供暖装置为地暖装置或风机盘管；蓄热水箱内设有换热盘管并存储有水，蓄热水箱内的水位高于换热盘管；换热盘管的进口和出口均伸出蓄热水箱的侧壁；太阳能集热装置的出水端通过集热进水管与换热盘管的进口相连接，太阳能集热装置的回水端通过集热回水管与换热盘管的出口相连接；集热回水管上设有集热用循环泵；蓄热水箱通过供热进水管与供暖房间的供暖装置的进口相连接，蓄热水箱通过供热回水管与供暖房间的供暖装置的出口相连接；供热进水管上设有供热用循环泵。还包括有电控装置、集热温度传感器、蓄热温度传感器、供热温度传感器和房间温度传感器；电控装置连接有显示屏，集热温度传感器设置在太阳能集热装置的出水端处的集热进水管上，蓄热温度传感器设置在蓄热水箱上，供热温度传感器设置在供热进水管上，房间温度传感器设置在供暖房间内；集热温度传感器、蓄热温度传感器、供热温度传感器、房间温度传感器集热用循环泵和供热用循环泵均与电控装置相连接。供热回水管上设有电动三通调节阀，电动三通调节阀具有第一接口、第二接口和第三接口，电动三通调节阀通过其第一接口和第二接口串联连接在供热回水管上，电动三通调节阀的第三接口通过旁通管路与供热用循环泵进口处的供热进水管相连通；电动三通调节阀与电控装置相连接；第一接口和第二接口之间形成回水水路，第二接口和第三接口之间形成旁通水路。所述太阳能集热装置包括若干串联连接的太阳能集热板。还包括有辅助热源，辅助热源为热泵热水系统或锅炉热水系统；蓄热水箱侧壁设有辅热进水口和辅热回水口，辅助热源通过辅热进水管与辅热进水口相连接，辅助热源通过辅热回水管与辅热回水口相连接，辅热回水管设有辅热循环泵；辅助热源及辅热循环泵与电控装置相连接。本专利技术还公开了上述太阳能蓄热供暖系统的供暖控制方法，包括蓄热方法和用热方法；蓄热方法是：在白天，太阳能集热装置持续吸收太阳能；供热温度传感器感应到的温度为T1，房间温度传感器感应到的温度为T2，集热温度传感器感应到的温度为T3，蓄热温度传感器感应到的温度为T4，T1、T2、T3和T4的单位均为℃；当T3-T4≥3℃时，电控装置启动集热用循环泵，太阳能集热装置中的热水沿太阳能集热装置－集热进水管－换热盘管－集热回水管－太阳能集热装置的路线进行循环流动，通过换热盘管加热蓄热水箱中的水，此时T3与T4的差值不断减小；当T3-T4≤1.5℃时，电控装置关闭集热用循环泵；用热方法是：电控装置打开供热用循环泵，蓄热水箱中的水沿蓄热水箱－供热进水管－供暖装置－供热回水管－蓄热水箱的路径进行循环流动，通过供暖装置加热供暖房间；地暖装置相对风机盘管具有较大的热惰性；电控装置中存储有T2的目标温度参数T2M以及T1的目标温度参数T1M；当供暖装置为地暖装置时，使用者通过电控装置设定T1的目标温度参数T1M的具体值；当T1＜T1M-0.5℃时，电控装置调节电动三通调节阀，增加回水水路的流量同时减少旁通水路的流量；当T1位于T2M±0.5℃的范围内时，电控装置保持电动三通调节阀的状态；当T1＞T1M+0.5℃时，电控装置调节电动三通调节阀，减少回水水路的流量同时增加旁通水路的流量；当供暖装置为风机盘管时，使用者通过电控装置设定T2的目标温度参数T2M的具体值；当T2＜T2M-0.5℃时，电控装置调节电动三通调节阀，增加回水水路的流量同时减少旁通水路的流量；当T2位于T2M±0.5℃的范围内时，电控装置保持电动三通调节阀的状态；当T2＞T2M+0.5℃时，电控装置调节电动三通调节阀，减少回水水路的流量同时增加旁通水路的流量。电控装置中存储有辅热开启温度参数TF以及辅热关闭差值温度参数TC，TF和TC的单位均为℃；使用者通过电控装置设定辅热开启温度参数TF和辅热关闭差值温度参数TC的具体数值；用热方法中，当T4小于等于TF时，电控装置启动辅助热源和辅热循环泵，通过辅助热源加热蓄热水箱中的水；当T4大于等于TF+TC℃时，关闭辅助热源和辅热循环泵。采用本专利技术的结构，可以在白天将太阳能集热装置产生的多余热量存储在蓄热水箱中，在夜晚没有太阳时使用蓄热水箱蓄积的太阳能进行供暖，因而避免了现有太阳能供暖系统中出现的白天热量过剩（需要开窗散热）、夜晚热量严重不足的现象，更有效更充分地利用太阳能。本专利技术通过电动三通调节阀，实现精确控制供水温度或房间温度。本专利技术结构简单、投资小。相对于增加变频设备本控制系统成本低廉，能实现太阳能的高效利用，适合于小型太阳能供热系统。换热盘管的设置，避免了供暖房间使用的热水与太阳能集热装置使用的热水相混合，从而避免太阳能集热装置与供暖房间相互影响，一旦系统中某个部位的水被污染，不至于影响整个系统。电动三通调节阀的设置，能够实现更为精细的调节，有利于实现房间供水温度的恒定或者房间温度的恒定。串联连接的太阳能集热板能够使水温上升得更快，从而提高太阳能集热板处与蓄热水箱处的水温差，水温差越大，换热盘管的传热效率越高。夜晚气温较低时，或者白天阳光不足时，会出现太阳能装置产生的热量以及蓄热水箱蓄积的热量不足的情况。此时通过电控装置打开辅热循环泵，从而利用辅助热源加热蓄热水箱中的水，保障供暖房间的供暖。本专利技术的供暖控制方法，根据供暖装置的热惰性的大小进行了区别控制，对于热惰性大的地暖装置，以供热进水管内的温度为目标控制电动三通调节阀；对于热惰性小的风机盘管，则以供暖房间内的温度为目标控制控制电动三通调节阀。这样，能够使供暖房间内的温度更加稳定，系统运行更加经济可靠，避免采用地暖装置时，水温下降后房间内的温度滞后下降、房间内的温度下降后再升高水温时房间内的温度又滞后升高、房间内的温度升高到设定值后水温又足以使房间内的气温继续升高、导致较长时间内房间温度高于或低于设定温度的状况。本专利技术利用电动三通球阀及旁通管路，在蓄热水箱内的水温变化较慢的基础上，简单方便地实现了供暖水温的精确调节，调温效果较好且成本非常低廉。电动三通球阀及旁通管路的设置能够避免出现传统小型太阳能供热系统导致白天房间内温度过高、太阳能无法高效利用的问题，使白天太阳能产生的热量能够更多地蓄积在蓄热水箱中，而不会导致房间内温度过高。本专利技术的控制方法将温度精度控制在目标温度±0.5℃的范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.太阳能蓄热供暖系统，其特征在于：包括太阳能集热装置、蓄热水箱和供暖房间，供暖房间内设有供暖装置，供暖装置为地暖装置或风机盘管；蓄热水箱内设有换热盘管并存储有水，蓄热水箱内的水位高于换热盘管；换热盘管的进口和出口均伸出蓄热水箱的侧壁；太阳能集热装置的出水端通过集热进水管与换热盘管的进口相连接，太阳能集热装置的回水端通过集热回水管与换热盘管的出口相连接；集热回水管上设有集热用循环泵；蓄热水箱通过供热进水管与供暖房间的供暖装置的进口相连接，蓄热水箱通过供热回水管与供暖房间的供暖装置的出口相连接；供热进水管上设有供热用循环泵。

【技术特征摘要】
1.太阳能蓄热供暖系统，其特征在于：包括太阳能集热装置、蓄热水箱和供暖房间，供暖房间内设有供暖装置，供暖装置为地暖装置或风机盘管；蓄热水箱内设有换热盘管并存储有水，蓄热水箱内的水位高于换热盘管；换热盘管的进口和出口均伸出蓄热水箱的侧壁；太阳能集热装置的出水端通过集热进水管与换热盘管的进口相连接，太阳能集热装置的回水端通过集热回水管与换热盘管的出口相连接；集热回水管上设有集热用循环泵；蓄热水箱通过供热进水管与供暖房间的供暖装置的进口相连接，蓄热水箱通过供热回水管与供暖房间的供暖装置的出口相连接；供热进水管上设有供热用循环泵。2.根据权利要求1所述的太阳能蓄热供暖系统，其特征在于：还包括有电控装置、集热温度传感器、蓄热温度传感器、供热温度传感器和房间温度传感器；电控装置连接有显示屏，集热温度传感器设置在太阳能集热装置的出水端处的集热进水管上，蓄热温度传感器设置在蓄热水箱上，供热温度传感器设置在供热进水管上，房间温度传感器设置在供暖房间内；集热温度传感器、蓄热温度传感器、供热温度传感器、房间温度传感器集热用循环泵和供热用循环泵均与电控装置相连接。3.根据权利要求2所述的太阳能蓄热供暖系统，其特征在于：供热回水管上设有电动三通调节阀，电动三通调节阀具有第一接口、第二接口和第三接口，电动三通调节阀通过其第一接口和第二接口串联连接在供热回水管上，电动三通调节阀的第三接口通过旁通管路与供热用循环泵进口处的供热进水管相连通；电动三通调节阀与电控装置相连接；第一接口和第二接口之间形成回水水路，第二接口和第三接口之间形成旁通水路。4.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳能蓄热供暖系统，其特征在于：所述太阳能集热装置包括若干串联连接的太阳能集热板。5.根据权利要求2或3所述的太阳能蓄热供暖系统，其特征在于：还包括有辅助热源，辅助热源为热泵热水系统或锅炉热水系统；蓄热水箱侧壁设有辅热进水口和辅热回水口，辅助热源通过辅热进水管与辅热进水口相连接，辅助热源通过辅热回水管与辅热回水口相连接，辅热回水管设有辅热循环泵；辅助热源及辅热循环泵与电控装置相连接。6.权利要求5中所述太阳能蓄热供暖系统的供暖控制方法，其特征在于：包括蓄热方法和...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨春方，周敏，杨雪莲，
申请(专利权)人：中国建筑西北设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61